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绿色、环保、低碳是全球科技领域的共识。根据IEA（国际能源署）最近发表的一份报告，绿色能源未来涵盖的整个能源全链条，包括发电，新能源的产生、输送、储存、使用等，是一个潜力巨大的产业链条。预估到2030年，在发电环节，光伏还需要再装机超过5000GW；电网基础设施领域，全球投资将达到每年6000亿美元以上；全球电池储能容量将增加1000GW以上；在电动汽车充电领域，全球投资将超过1万亿美元。
碳化硅（SiC）作为满足可持续性能源生产和消费的核心技术，当前正处在蓬勃发展期。行业数据显示，从2024年到2029年，全球碳化硅市场规模将从31亿欧元增长到90亿欧元，年复合增长率超过24%。在碳化硅主要的应用领域，年复合增长率基本都达到了两位数以上。特别是在固态断路器领域，未来五年，碳化硅的市场规模将以76%的年复合增长率持续增长。而在风能领域，未来五年，可以达到95%的年复合增长率。
植根能源全链条，碳化硅具有重要战略作用
进入中国市场近三十年，英飞凌持续深耕能源全链条，为包括发电、输配电、储能、用电在内的电力全价值链提供系统级的高能效产品和解决方案，产品广泛应用于风电、光伏、高铁、储能等应用领域，为推动整个社会实现绿色低碳转型发挥着重要作用。可以说，英飞凌已经植根于整个能源全链条，助力整个社会的零碳转型。
日前，在一场以碳化硅“踏‘绿’前行，‘碳’新路”的媒体会上，英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉表示，“除了我们的产品和技术外，我们对行业应用有很深的理解，可以帮助用户更好地使用我们的产品，这是我们行稳零碳的每一步，也是我们在系统和行业的布局。英飞凌不仅致力于成为整个能源全链条的半导体领导者，我们同时希望继续在每个行业深耕发展，成为各个子行业的领导者。”
英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人 于代辉
面向碳化硅在产品、生产工艺、以及应用层面的创新，于代辉指出，这也正是碳化硅器件的战略作用，这些创新正在给用户系统带来三大升级方向：一是高能效，使得系统的转换效率、使用效率更高；二是系统级性价比，使得系统尺寸和成本持续降低，这也可以解决新能源行业的绝大多数痛点；三是寿命周期可靠性，从器件到系统，产品生命周期对行业的健康发展是至关重要的。也正是通过这三方面升级，整个新能源行业将会获得提升，将会主要体现在三大产业群方面：一是可再生能源发展和电网升级，包括HVDC、风电、光伏和储能；二是电动汽车的普及和扩展（因为电动汽车高度依赖于工艺和模块）；三是工业和消费类应用的能效和智能提升。
重塑格局，引领市场——碳化硅何以英飞凌？
碳化硅在行业中受到的关注越来越多，不过，即使是非常资深的工程师，也经常陷入误区。英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐指出，碳化硅技术的可靠性和性能评价不应仅基于单一指标，而应综合考虑多个因素。
英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人 沈璐
首先，最常见的一个误区是平面栅结构简单、可靠性高，而沟槽栅结构复杂、可能存在长期可靠性问题。沈璐表示，事实上，英飞凌的沟槽栅技术通过使用更厚的栅极氧化层和更高的筛选电压来降低缺陷密度，从而提高可靠性。相比之下，平面栅由于结构限制，难以实现同样的可靠性。
其次，在性能评价原则方面，在评价碳化硅性能时，仅以单位面积的导通电阻（Rsp）作为唯一标准，这个值越小越好，而忽视了其他重要因素。她强调，碳化硅的性能不仅取决于Rsp，还涉及到开关损耗、热阻、封装参数以及鲁棒性、可靠性等多个方面，英飞凌在这些方面都表现出色，提供了高能效和高稳定性。例如，英飞凌推出的.XT超级扩散焊技术能改善热阻，有效提升功率转换效率和密度。
经历了早期的基础技术探索，到现代应用的蓬勃发展，碳化硅如何持续穿越周期，迎接更广阔的市场机遇？
沈璐谈到了英飞凌的“三大持续战略”：首先要持续布局，步履不停。自2018年收购冷切割技术以来，英飞凌不断进行技术迭代和产线升级，包括芯片技术迭代的路线图、温升提高至200度、持有专利的.XT超级扩散焊技术以及8英寸产线的升级，英飞凌不断强化在碳化硅领域的领先地位。
第二是持续创新，超越期待。英飞凌推出了2kV碳化硅分立器件、全球首款3.3kV基于沟槽栅技术的碳化硅高功率模块，以及结合了碳化硅和硅技术的汽车级功率模块，这些产品不仅提高了能效，还降低了成本，成为行业的新标准。
第三是持续深耕，穿越周期。作为30年前就开始深耕碳化硅领域的长期投入者，英飞凌一直积极拥抱市场变化，希望能够应对短期挑战，同时更好地坚持长期主义。
沈璐补充，碳化硅是一个功率能效转换的创新提升技术，而创新是为了能够搭建一个更可持续的未来，让生活更美好。英飞凌也在身体力行，提出了零碳目标，即希望在2025年实现碳排放量将比2019年减少70％，并在2030年实现到零碳的最终目标。
英飞凌CoolSiCTM碳化硅技术最新进展
英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽介绍，沟槽栅设计结构采用了英飞凌专有的垂直沟道技术，这种设计能够保证低界面密度与氧化层陷阱，进而提升了载流子的迁移率。这对于降低导通电阻以及开关损耗而言，具有显著效果。此外，深P+阱结构增强了器件氧化层的可靠性，并在沟槽拐角处形成高电场，起到了保护作用。正是这些核心技术，帮助英飞凌在提升器件性能的同时，也增强了可靠性。
英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人 陈立烽
除了器件设计本身，英飞凌致力于推动封装、及整体工艺等方面共同发展。根据陈立烽介绍，.XT扩散焊技术显著改善了芯片与载体之间的结合，降低了热阻，提高了散热效率和焊接可靠性。具体来说，D2PAK封装形式中的热阻值从0.68K/W降低到0.5K/W，热阻表征值也从0.28 K/W降到0.18 K/W，这意味着热量能更高效地从芯片散出，降低结点温度或提升器件输出功率。例如，某款器件采用.XT封装技术后，输出功率从145W提升至188W，增幅约10%到20%，同时开关频率提升，开关损耗增加，有助于缩小被动器件尺寸并降低成本。
工艺水平方面，英飞凌在也不断创新，例如冷切割技术能更充分地利用材料，减少传统减薄过程中的材料浪费。
英飞凌在2017年推出了第一代沟槽栅SiC MOSFET，即CoolSiCTM MOSFET Generation 1(G1)。在CoolSiCTM MOSFET G1中，英飞凌采用沟槽栅的设计解决了SiC MOSFET中栅极氧化物的可靠性问题，并克服了常见的SiC MOSFET在控制和驱动方面的限制。
对于CoolSiCTM MOSFET G2产品乃至未来发展，英飞凌的目标是持续减少工艺损耗、优化散热性能，保持高可靠性。CoolSiCTM MOSFET G2是英飞凌推出的新二代产品，它在上一代产品基础上进行了优化和提升。例如在TO-247封装上进行了优化，并在第一代.XT封装技术的基础上进行了结构加强，使得整个系列的电阻范围从7毫欧扩展到78毫欧，其中7毫欧的产品达到了业界工艺密度之最。相比于CoolSiCTM MOSFET G1拥有更低的损耗，更好的散热，更易用且更宽的VGS范围。
具体如何降低损耗？陈立烽解释，通过最佳优值（FOM）分析，英飞凌根据不同系统应用的性能需求，优化了产品性能。CoolSiCTM MOSFET G2在硬开关应用中表现出低损耗，软开关应用中也能满足不同的性能要求。在半桥拓扑测试中，CoolSiCTM MOSFET G2的整体效率提高到了99.11%，损耗的减少直接提升了效率。
此外，CoolSiCTM MOSFET G2在VGS(th)等参数方面也表现出高度一致性，这对于系统稳定性和并联应用非常有利。温度特性方面，CoolSiCTM MOSFET G2的温度特性有助于在不同温度下保持器件性能的稳定性，尤其是在并联应用中。
在高可靠性方面，CoolSiCTM MOSFET G2增强了对抗米勒效应的能力，减少了寄生导通的风险，提高了系统的可靠性；它具有2微秒的短路保护时间，这在业界是比较出色的表现；此外，CoolSiCTM MOSFET G2的VGS(th)离散性数值小，有助于提高并联应用的性能和可靠性。陈立烽强调，英飞凌通过2千伏产品系列不断精进系统优化，从而使得产品更接近系统需求，简化并优化系统设计。
积极拓展本土合作，乐观看待2025年市场
尽管碳化硅潜力巨大且前景光明，但当前在具体使用中仍面临痛点。于代辉认为，客户最关心的三大方面是安全供货、成本和应用复杂性。应对这些关切点，英飞凌首先聚焦于安全供货与成本，例如通过在马来西亚等地的大规模投资，扩大产能，以确保安全供货和降低成本，这是解决客户痛点的关键措施。其次，英飞凌拥有强大的应用团队，不仅仅提供产品，还深入了解客户的系统和应用痛点，帮助客户在不同场景中更好地利用碳化硅技术。第三，英飞凌希望与客户进行前瞻性的沟通，根据客户的系统需求定义产品，从而在未来三年、五年的产品规划中更好地满足客户的应用需求。
此外，英飞凌经年来也在积极拓展与中国本土供应商的合作，特别是在碳化硅衬底领域，希望进一步加深与本土供应链的合作，增强市场竞争力和供应链的稳定性。据了解，英飞凌去年已经认证了两家本土的衬底供应商：天岳先进和天科合达，这两家公司在国内碳化硅衬底领域处于领先地位。
回顾即将过去的2024年，于代辉谈到，整个半导体行业充满了不确定性，从前两年的缺货急转直下，变成了缺订单，高库存、市场放缓等现状无不在考验着每一家从业者。他强调，英飞凌是一家适合长跑的公司，无论是产能投入、研发投入、产品路线图等都是很长期的规划，穿越行业周期反而会成为其发展优势。
“2025年将是迎来光明的一年，也许去库存，恢复正常或者高增长，显然这个市场在筑底，并且随时会有反弹。我觉得黎明不远，所以我们很有信心穿越周期，和用户一起迎接更大的发展。从长期来看，2030、2060这种低碳的目标毫无疑问，一定是很持续发展，很稳健的”， 于代辉强调。
“我想一个真正穿越过周期的企业，不但要看护好眼下的利益，更要目光长远，布局未来。英飞凌不是一家将自己的碳化硅战略业务仅仅依赖于一个市场、一个产品、一个客户的供应商，我们更多地是确保有足够多的产品系列，能够满足不同的客户，不同的行业，这样才能够经受周期的考验，行稳而致远。我们也要保持定力，做对的事，而不是容易的事。坚持沟槽栅技术，坚持对可靠性的承诺，坚持对于供应链多元化管理的上游供应链选择”，沈璐补充。
